Delovanje magnetnega polja na vodnik s tokom

Če poskušamo združiti dva enaka trajna obročasta magneta z nasprotnima poloma, se bosta na neki točki, ko se bosta približala, začela čedalje bolj privlačiti drug k drugemu.

In če poskušate iste magnete približati skupaj, vendar z istoimenskimi poli, bodo na določeni razdalji vse bolj ovirali to konvergenco, poskušali se bodo razširiti na strani, kot da se odbijajo.

To pomeni, da je v bližini magnetov neka nematerialna snov, ki kaže te lastnosti, mehansko vpliva na magnete, pri čemer moč tega učinka ni enaka na različnih razdaljah od magnetov, bližje kot je, močnejši je .Ta nematerialna snov se imenuje magnetno polje.

Znanost že dolgo ve, da je vir magnetnega polja električni tok. V trajnih magnetih so ti mikrotokovi znotraj molekul in atomov, vendar je takšnih tokov veliko, veliko veliko in celotno magnetno polje je magnetno polje trajni magnet.

Če vzamemo ločeno žico s tokom, potem ima tudi magnetno polje.In to magnetno polje lahko na enak način deluje z drugimi magnetnimi polji. To pomeni, da prevodnik, po katerem teče tok, deluje z zunanjim magnetnim poljem.

Zakon interakcije prevodnika s tokom in magnetnim poljem je ustanovil francoski fizik Andre-Marie Ampere v prvi polovici 19. stoletja.

Ampere je eksperimentalno pokazal, da na vodnik, po katerem teče tok v magnetnem polju, deluje sila, katere smer in velikost sta odvisni od velikosti in relativnega položaja toka ter vektorja magnetne indukcije magnetnega polja, v katerem se tokovni vodnik nahaja. Ta sila se imenuje danes Amperska moč… Tukaj je njegova formula:

Tukaj:

a je kot med smerjo toka in vektorjem magnetne indukcije;

B - magnetna indukcija zunanjega magnetnega polja na mestu prevodnika s tokom;

I je količina toka v žici;

l je aktivna dolžina žice, po kateri teče tok.

Velikost sile, ki deluje na strani magnetnega polja na vodnik po katerem teče tok, je številčno enaka zmnožku modula magnetne indukcije dolžine elementa prevodnika, postavljenega v magnetno polje, in velikosti toka v prevodniku, sorazmeren pa je tudi sinusu kota med smerjo toka in smerjo vektorja magnetne indukcije.

Smer Amperove sile se določi po pravilu leve roke: če je leva roka nameščena tako, da pravokotna komponenta vektorja magnetne indukcije B vstopi v dlan, štirje iztegnjeni prsti pa so usmerjeni v smeri toka, potem palec, upognjen pod kotom 90 stopinj, bo pokazal smer sile, ki deluje na segment žice, po kateri teče tok, to je smer Amperove sile.

Ker je magnetno polje v skladu z načelom superpozicije polj, se magnetno polje vodnika po katerem teče tok in magnetno polje, v katerem je ta vodnik, seštevata v prostoru okoli prevodnika.

Posledično je slika interakcije toka z magnetnim poljem videti, kot da bi žico potisnili iz območja, kjer je magnetno polje bolj koncentrirano, v območje, kjer je magnetno polje manj koncentrirano.

Območje, kjer je magnetno polje močnejše, si lahko predstavljamo kot napolnjeno s tesno raztegnjenimi filamenti, ki težijo k potiskanju prevodnika v smeri, kjer so filamenti šibkejši.